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文檔簡(jiǎn)介
轉(zhuǎn)彎的物理密碼
-----生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(第一課時(shí))“圓周”宇宙(單元整體)第一站:公式實(shí)驗(yàn)室(圓周運(yùn)動(dòng)、向心力公式)第二站:轉(zhuǎn)彎的物理密碼(汽車(chē)、火車(chē)轉(zhuǎn)彎)第三站:穹頂挑戰(zhàn)(拱橋與豎直方向圓周運(yùn)動(dòng))第四站:離心叛逃計(jì)劃(離心現(xiàn)象與應(yīng)用)思考:為什么小米su7ultra能在高速過(guò)彎時(shí)這么平穩(wěn)?
背后的物理原理是什么?
任務(wù)一
水平路面轉(zhuǎn)彎探究1、當(dāng)小米su7ultra在水平路面轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中,汽車(chē)在做什么運(yùn)動(dòng)?圓周運(yùn)動(dòng)2、向心力是由誰(shuí)來(lái)提供?靜摩擦力3、小米su7ultra不發(fā)生側(cè)滑的安全速度是?所以,當(dāng)汽車(chē)所受最大靜摩擦力提供向心力時(shí),解得,汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的安全速度:
由此可見(jiàn):當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過(guò)的最大速度,如果超過(guò)了這個(gè)速度,汽車(chē)將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。破解小米轉(zhuǎn)彎速度快的密碼:高性能熱熔胎(μ=1.2)普通家用汽車(chē)輪胎(μ=0.8)如圖所示為小米su7ultra自動(dòng)泊車(chē)全景示意圖。汽車(chē)按圖示路線(半徑為6m的圓弧與長(zhǎng)為5m的直線構(gòu)成)順利停車(chē)。汽車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),重力加速度,汽車(chē)可視為質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用B.汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的最大允許速度為D.汽車(chē)在泊車(chē)過(guò)程中受到的摩擦力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反CSU7官方宣傳片顯示,其在上海F1賽道T1彎道(r=100m)以150km/h過(guò)彎——若按公式計(jì)算,μ需達(dá)到2.6!這顯然遠(yuǎn)超輪胎物理極限,難道小米“違背”了物理定律?”思考:賽道為何設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低?
任務(wù)二
傾斜路面轉(zhuǎn)彎探究1、當(dāng)小米su7ultra在傾斜路面轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中,汽車(chē)在做什么運(yùn)動(dòng)?圓周運(yùn)動(dòng)2、向心力是由誰(shuí)來(lái)提供?3、小米su7ultra不發(fā)生側(cè)滑的安全速度是?重力與支持力的合力
此時(shí)車(chē)輛與路面之間恰好無(wú)摩擦力
所需向心力增大
汽車(chē)受到指向軌跡內(nèi)側(cè)的摩擦力汽車(chē)受到指向軌跡外側(cè)的摩擦力
所需向心力減小
B思考:為什么火車(chē)的彎道不能內(nèi)外軌一樣高呢?
任務(wù)三
火車(chē)轉(zhuǎn)彎探究車(chē)輪的構(gòu)造:火車(chē)車(chē)輪有突出的輪緣外軌內(nèi)軌[問(wèn)題]:如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高,火車(chē)轉(zhuǎn)彎需要的向心力由什么力來(lái)提供呢?NFNG內(nèi)軌外軌向心力由外側(cè)軌道對(duì)車(chē)輪輪緣的彈力提供。缺點(diǎn):火車(chē)質(zhì)量很大,輪緣和外軌間的相互作用力很大,鐵軌容易損壞、變形,發(fā)生危險(xiǎn)。外軌對(duì)輪緣的彈力外軌略高于內(nèi)軌(傾斜軌道)解決方案火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),外軌道應(yīng)該適當(dāng)墊高。使火車(chē)以一定速度通過(guò)彎道時(shí),受到重力與支持力的合力恰好提供向心力,此時(shí)內(nèi)軌和外軌同輪緣之間向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供FN均無(wú)擠壓。1、軌道對(duì)輪緣無(wú)擠壓,此時(shí)火車(chē)的速度為多大?θFNGOF合F合=mgtanθθ限定速度臨界速度:火車(chē)的速度大于或小于這個(gè)值時(shí),軌道對(duì)輪緣有擠壓?jiǎn)??GFNθ①當(dāng)時(shí),F(xiàn)>O內(nèi)軌對(duì)輪緣產(chǎn)生向外的彈力。FGFNθF<②當(dāng)時(shí),O外軌對(duì)輪緣產(chǎn)生向內(nèi)的彈力。F視頻來(lái)自:中小學(xué)智慧教育平臺(tái)
課后作業(yè)當(dāng)小米su7ultra高速行駛時(shí),氣流會(huì)對(duì)跑車(chē)形成一個(gè)向下的壓力,壓力大小與車(chē)速的關(guān)系滿足FN=kv2(k=1.2kg/m)?,F(xiàn)某跑車(chē)在水平轉(zhuǎn)彎中測(cè)試其尾翼功能,當(dāng)測(cè)試車(chē)速為90k
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